Aplicação de metodologias de controle baseado em dados em conversores CC-CC

Abstract

Conversores cc-cc têm sido cada vez mais utilizados nas mais diversas aplicações para adequação dos níveis de tensão e corrente, estando presentes em fontes alternativas de energia, como painéis fotovoltaicos e carregadores de baterias, dentre outros. Tais conversores geralmente necessitam de operação em malha fechada visando a regulação da tensão de saída e a rejeição de distúrbios provenientes de variações na fonte de alimentação de entrada ou na carga. Diante desse contexto, este trabalho visa propor um procedimento sistemático e avaliar a aplicação de m´métodos de controle baseado em dados, em especial, o Virtual Reference Feedback Tuning (VRFT) e o Virtual Disturbance Feedback Tuning (VDFT), para conversores cc-cc. Para o m´método VRFT, são consideradas também as configurações de controle com malha única e com m´múltiplas malhas. Essas abordagens de controle são sistematizadas para aplicação `as classes dos conversores buck, boost, buck-boost e seus derivados, onde o conversor SEPIC pode ser incluído. Os resultados demonstram que as metodologias de controle baseado em dados no domínio do tempo conseguem atingir os objetivos de projeto em relação ao modelo de referência fixado, sendo um conversor boost usado como estudo de caso para a obtenção de resultados experimentais. Ainda, ´e considerada uma análise para a avaliação do ponto de operação a ser utilizado para coleta de dados dos conversores mencionados, visando um projeto via VRFT mais robusto para o controle de tensão desses conversores. Métricas de robustez do sistema compensado também são obtidas a partir dos dados do processo.

DC-DC converters have been used in several applications in order to adjust voltage and/or current levels. They are used in renewable energy sources, such as photovoltaic arrays and in battery charges, among others. These converters generally need to work in closed-loop, aiming to regulate the output voltage and reject disturbances caused by source and load variations. In this context, this work proposes a systematic procedure and application of data-driven control methods, specially the Virtual Reference Feedback Tuning (VRFT) and the Virtual Disturbance Feedback Tuning (VDFT) methods, for dc-dc converters, where both single-loop and multi-loop configurations are considered for VRFT. These control approaches are developed considering buck, boost and buck-boost type topologies, where the SEPIC converter can be included. The obtained results show that data-driven strategies can achieve the control objectives given by a reference model, where a boost converter has been used as an experimental case study. Also, an analysis is realized in order to stablish the converter equilibrium point that provides a design with improved robustness for the controller given by VRFT. Robustness indexes of the controlled system are also obtained in a data-driven approach.